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科技文摘
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系外行星大氣逃逸研究讓行星形成演化進(jìn)程更清晰

來源： 科技日?qǐng)?bào)
作者：南皮縣產(chǎn)學(xué)研科技成果中服務(wù)中心
日期： 2019-10-20
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從中國科學(xué)院云南天文臺(tái)獲悉，該臺(tái)研究人員近期詳細(xì)研究了太陽系以外行星大氣的流體動(dòng)力學(xué)逃逸問題，并修正了估計(jì)行星物質(zhì)損失率的能量限制方程。美國《天體物理學(xué)雜志》發(fā)表了這一最新研究成果。
云南天文臺(tái)郭建恒研究員介紹，學(xué)界觀測(cè)和理論發(fā)現(xiàn)，一些系外行星經(jīng)歷著大氣逃逸。大氣逃逸可影響行星的組成、分布和演化等。行星大氣的物質(zhì)損失率是表征大氣逃逸的一個(gè)重要物理量。行星受到主星強(qiáng)烈的X射線和極紫外線輻射，其大氣會(huì)被加熱后膨脹，從而克服行星的引力勢(shì)而逃逸，并伴有持續(xù)的物質(zhì)損失。逃逸的粒子還具有一定的動(dòng)能和熱能，單位時(shí)間內(nèi)逃出的粒子質(zhì)量被稱為物質(zhì)損失率。假設(shè)加熱大氣的能量全部用來克服行星的引力勢(shì)，可以推導(dǎo)出估計(jì)行星物質(zhì)損失率的能量限制方程。準(zhǔn)確地估計(jì)行星的物質(zhì)損失率，對(duì)行星的形成演化及大樣本型組合成的研究具有非常重要的意義。
在郭建恒研究員指導(dǎo)下，該臺(tái)研究生閆冬冬等人利用大氣逃逸的一維流體動(dòng)力學(xué)模型，研究了近450個(gè)系外行星系統(tǒng)，給出了流體動(dòng)力學(xué)的物質(zhì)損失率、加熱效率和極紫外線特征吸收半徑。在此基礎(chǔ)上，還與能量限制方程的物質(zhì)損失率作了比較。
他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)行星接收的極紫外線輻射流量或物質(zhì)損失率高于一定值時(shí)，能量限制方程估計(jì)的物質(zhì)損失率，要比流體動(dòng)力學(xué)模型給出的物質(zhì)損失率高，也就是說高估了物質(zhì)損失率。在能量限制方程中考慮逃逸粒子的動(dòng)能和熱能變化后，能量限制方程的物質(zhì)損失率和流體動(dòng)力學(xué)的基本一致。這是因?yàn)殡S著行星引力勢(shì)與X射線和極紫外線輻射的積分流量乘積的增加，粒子動(dòng)能與熱能變化的和將逐漸增加，才能與行星的勢(shì)能變化可比擬。
 

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